Группа ученых из австралийского университета RMIT создала материал, который они именуют «плавучим металлополимерным метаматериалом с пористой решетчатой структурой». Основой послужил титан, который в виде коррозийно-стойкого сплава Ti-6Al-4V не способен плавать – его плотность в четыре раза превышает плотность воды. Из этого сплава можно изготавливать устойчивые к ветровым и штормовым нагрузкам стационарные морские конструкции, но теперь исследователи также научили его плавать.
Заставить плавать материал, который не является плавучим, достаточно просто — согласно закону Архимеда. Нужно создать объемную конструкцию с тонкими стенками, масса которой меньше веса вытесняемой воды. Однако в данном случае этот метод не сработал – любая утечка приводит к тому, что вода начинает заполнять внутреннее пространство, конструкция становится тяжелее и тонет. А титан как раз предназначен для создания объектов, которые должны выдерживать предельные нагрузки, где значительная деформация станет неотъемлемой частью нормальной эксплуатации.
Ученые создали сложную конструкцию из титана с помощью лазерного запекания металлического порошка – это кубик, составленный из трубочек со стенками толщиной всего 0,2 мм и внутренними каналами диаметром от 2,5 до 4 мм. Внутрь трубок была закачана расширяющаяся полиуретановая пена, которая заполнила все пространство. В итоге получился тот самый метаматериал: титан, полиуретан и пузырьки воздуха в пене образуют единую структуру. Важно отметить, что вода свободно проходит через эту конструкцию, но не может проникнуть внутрь трубок.
В ходе испытаний новый материал продемонстрировал отличную плавучесть как в пресной, так и в соленой воде. Затем кубик начали ломать и вновь помещать в воду – даже после появления глубоких трещин и частичного разрушения плавучесть сохранялась. Она исчезла лишь тогда, когда кубик был сжат до такой степени, что его объем почти полностью исчез – образовавшийся комок титана снова стал тяжелее воды. То есть, если создать что-то из такого материала, оно выйдет из строя задолго до того, как начнет тонуть, и будет возможность принять меры.
